Chemická analýza viaczložkové molekulárnej sušiny predstavuje obzvlášť náročný problém materiálov vedy, biológie a nanotechnológie. Nedávne vývoj v oblasti klastra iónov hmotnostnou spektrometriou výskumu pri otváraní nových smerov pre toto pole. s týmto nástrojom energický primárne iónového lúča je vytvorený s využitím rôznych typov molekulové ióny základných látok vytvoriť projektil pozostávajúce z mnohých rôznych atómovej zložiek. Ďalej tohto lúča zrýchliť, aby sa 10 – 20 keV kinetickou energiou, tesne zamerané na submicrometer sonda veľkosť a nariaďuje, aby povrch vzorky. Ako tento energický klastra projektil interaguje s cieľovým, pozitívne a negatívne vedľajšie ióny sú emitované z blízkosti bodu vplyv v zložitých postupností energie prevod udalosti. Týchto sekundárnych iónov sa extrahujú do hmotnostného spektrometra odhaliť chemické zloženie desorbovanej druhov.

Váženie tejto distribúcie je uvádzaná ako sekundárne iónov hmotnostnej spektrometrie alebo SIMS. Chemikálie povaha týchto iónov je silne závislé od typu a energie projektil. Pre čisto atómovej iónov projektilmi intenzitu sekundárne iónov je nízka a chemické zloženie je často odlišnej od farby na povrchu, sama o sebe, obmedzenie analytický nástroj. Sa zvýši počet atómov v klastri projektil však počet sekundárnych iónov a výšku spoľahlivé chemických informácie súvisiace s hmotnostnou spektrometriou nápadne zvýši. Microfocused klastra iónových lúčov sondou, zobrazovacie dva a three dimensional (2D a 3D) chemické zloženie je možné pre širokú škálu materiálov, počnúc anorganické a organické viacvrstvové štruktúry biomateriálov, snímače a jednotlivých biologických buniek.